Etude de l'impact des changements climatique sur la variabilité spatio temporelle des précipitations dans les massifs de Belezma, les Aurès, les Nememchas et leurs bordures. Approche géomatique et géostatistique

(1)

ANNEE UNIVERSITAIRE : 2018/2019

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCARTIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE

LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE BATNA 2

INSTITUT DES SCIENCES DE LA TERRE ET DE L’UNIVERS

THESE

Présentée par :

TAHAR CHAOUCHE Imane

Pour l’obtention du diplôme de Doctorat 3

ème

Cycle

En Aménagement du territoire et gestion des risques majeurs

Thème :

Thèse soutenue le 29 juillet 2019 devant le Jury composé de :

Dridi Hadda Prof Univ. Batna 2 Présidente

Kalla Mahdi Prof Univ. Batna 2 Rapporteur

Benmessaoud Hassan Prof Univ. Batna 1

Examinateur

Guettouche M

ed

_{Said Prof USTHB}

_Examinateur

Etude de l'impact des changements climatique sur la variabilité spatio

temporelle des précipitations dans les massifs de Belezma, les Aurès,

les Nememchas et leurs bordures. Approche géomatique et

(2)

(3)

(4)

Remerciements

Je remercie Dieu tout puissant de m’avoir donné de la patience et de courage pour accomplir ce travail.

J’exprime toute ma gratitude au monsieur Kalla Mahdi ; professeur à l’université de Batna 2, pour les précieux conseils qu’il n’a cessé de me prodiguer tout au long de mes années. Pour la confiance et la liberté qu’il m’a accordée, tout en étant toujours très disponible, je tiens à lui exprimé ma profonde reconnaissance.

Je remercie tout particulièrement mes enseignants du département de la géographie et de l’aménagement du territoire le professeur Dridi Hadda, et le docteur Baaziz Nafissa qui m’ont appris et inculqué un précieux savoir, dont je ferai bon usage à la venir.

Mes remerciements les plus vifs à toutes les personnes qui m’ont facilité la tâche pour acquérir les documents nécessaires à la réalisation de ce travail, L’ANRH de Constantine et station météorologique Ain Skhouna, surtout monsieur Salim Aichi.

J’adresse également mes plus vifs remerciements à mon collègue Halim, mes amis et à toutes les personnes qui m’ont permis de mener à terme ce travail.

Un grand merci doit être adressé à mon mari Hichem et ma sœur Souad pour leurs soutiens, leurs aides et leurs encouragements.

(5)

Liste d’abréviations

ANRH : Agence Nationale des Ressources Hydrauliques

AOGCM : Des modèles de circulation mondiale couplés "atmosphère/ océan/ glace marine" CCNUCC : Convention-Cadre des Nations Unies sur les Changements Climatiques

GES : Les gaz à effet de serre

GIEC : groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat IPCC : Intergouvernemental Panel on Climate Change

MCG : les modèles de circulation générale MCG : Modèles de climat global

ONM : Office Nationale de Météorologie PRG : Potentiel de Réchauffement Global

(6)

TABLE DES MATIÈRES

Figure 4 :

la carte géologique de la région d’étude

Figure 4 :

Chapitre Page

Liste des abréviations Table des matières

Introduction générale 1

Contexte scientifique de l'étude 1

Problématique et objectif de l'étude 3

Organisation de la thèse 4

Chapitre I : Notion Sur Les Changements Climatiques

Introduction 5

1.1 Historique 5

1.2 Notion de climat 6

1.2.1 Notions associées au changement climatique 6

1.2.1.1 Changement climatique 6

1.2.1.2 Variabilité climatique 7

1.2.2 Les changements climatiques observés 7

1.2.3 Évolution future du climat 8

1.2.4 Les causes de l’évolution climatique 9

1.2.4.1 Le rayonnement solaire 9

1.2.4.2 Les aérosols 11

1.2.4.3 L’effet de serre 11

1.2.4.3.1Définition 11

1.2.4.3.2Les gaz à effet de serre 12

1.2.5 Projection et prévision climatiques 13

1.2.5.1 Modèles de climat global (MCG) 13

1.2.5.2 Le scénario 14

1.2.6 Le changement climatique observé au cours du 21ème siècle 16

1.2.6.1 Le changement climatique à l’échelle globale 16

1.2.6.2 Le changement climatique dans la région méditerranéenne 18

1.2.6.3 Le changement climatique au Maghreb 19

1.2.6.4 Le changement climatique en Algérie 19

1.2.6.4.1 Les GES en Algérie 20

1.2.6.4.2 Projections climatiques sur l’Algérie 23

Chapitre II : Présentation De La Zone D’étude

Introduction 26 2.1 Le Cadre Physique 26 2.1.1 Situation Géographique 26 2.1.2 Le Relief 28 2.1.2.1 Les montagnes 28 A) Au Nord-Ouest 28

(7)

TABLE DES MATIÈRES

Figure 4 :

B) Au Centre 28

C) Au Sud-Est 32

2.1.2.2Les plaines 32

2.1.2.3 Les Hautes plateaux 32

2.1.2.4 Les dépressions 32 2.1.3 Les pentes 33 2.1.4 La géologie 35 2.1.5 La lithologie 36 2.1.6 Réseau Hydrographique 40 2.1.6.1 Versant Saharien 40

2.1.6.2 Versant de la plaine des Sbakhs 41

2.2Le Cadre Climatique 44

2.2.1 Les données climatiques disponibles 44

A) les températures 44

B) les précipitations 47

C) Les vents 49

D) L’humidité relative de l’air 51

2.2.2 Synthèse Climatique 51

2.2.2.1 Le diagramme Ombrothermique de GAUSSEN : 51

2.2.2.2 La localisation des stations dans le climagramme pluviothermique d’Emberger et étages bioclimatiques

53

2.2.2.3 Saisons sèches et saisons humides d’après l’étude des diagrammes Ombrothermiques

55

Conclusion 57

Chapitre III: Données Pluviométrique : Collecte, Traitement Et Analyse Statistique

Introduction 58

3.1 Présentation des données 59

3.1.1 Description de la base de données 59

3.2 Homogénéité des séries pluviométriques 61

3.2.1Comblement de lacunes 61

3.2.2La méthode du double cumul 63

3.3Analyse du régime pluviométrique par les tests statistiques 66

3.3.1Tests de ruptures 67

3.3.1.1Test de Pettitt 67

3.3.1.2 Test de Buishand 68

 Ellipse de contrôle 68

3.3.1.3 Méthode bayésienne de Lee et Heghinian 69

3.3.1.4 Procédure de segmentation d’Hubert 69

(8)

TABLE DES MATIÈRES

Figure 4 :

3.4 Résultats des tests de ruptures 71

3.4.1 Résultats des tests de rupture à l’échelle annuelle 71

3.4.2 Résultats des tests de rupture à l’échelle saisonnière 77

3.4.2.1 À l’Automne 77

3.4.2.2 En Hiver 77

3.4.2.3 Au Printemps 82

3.4.2.4 A l’Été 82

Conclusion 87

Chapitre IV: Analyse De La Variabilité Temporelle Des Précipitations

Introduction 88

4.1 Étude de la Variabilité temporelle des précipitations Annuelles 89 4.1.1 Analyse de la Variabilité temporelle des précipitations annuelles par les tests de tendances

91

4.1.1.1 Application de l’autocorrélogramme 91

4.1.1.2 Test de Mann-Kendall 92

4.1.1.3 Interprétation des résultats 93

A) Application de l’Autocorrélogramme 93

B) Application de test de Mann Kendall 96

4.1.2 Analyse de la Variabilité temporelle des précipitations annuelle par l’Indice Pluviométrique Standardisé (SPI – Standardized Précipitation Index)

99

4.1.2.1 Interprétation des Résultats de l’Indice pluviométrique standardisé (SPI) 100 4.1.3 Analyse de la Variabilité temporelle des précipitations Annuelles par les tendances générales

106

4.1.3.1 La méthode des moindres carrés 106

Interprétation des résultats 107

4.2 Étude de la variabilité temporelle des précipitations saisonnières 110 4.2.1 Analyse de la Variabilité temporelle des précipitations Saisonnières par les tendances générales

110

4.2.1.1 Tendance générale des précipitations automnales 110

4.2.1.2 Tendance générale des précipitations hivernales 113

4.2.1.3 Tendance générale des précipitations printanières 115

4.2.1.4 Tendance générale des précipitations estivales 115

(9)

TABLE DES MATIÈRES

Figure 4 :

Chapitre V : Approche Géostatistique Et Cartographie Automatique*Analyse De La Variabilité Spatiale*

Introduction 120

5.1 Étude de la variabilité spatiale des précipitations 121

5.1.1 Méthodes et procédures statistiques 121

5.1.2

Méthodes et procédure Géostatistiques 122

5.1.2.1Historique de la géostatistique 122

5.1.2.2La géostatistique 123

A) La Variable Régionalisée 123

B) la variable spatiale 123

C) Données spatiales 123

V.1.3L’application de la géostatistique dans le domaine de la climatologie 124

5.1.4 Interpolation spatiale des données pluviométriques 124

5.1.4.1 L’interpolation 124

5.1.4.2 Choix de la technique d’interpolation 124

5.1.4.3 Rappels théoriques sur le Krigeage 125

A) Le Krigeage 125  Définition du krigeage 125 B) équations de Krigeage 125 B.1 Krigeage ordinaire 125 B.2 Krigeage simple 126 B.3Krigeage universel 127

C) création d’une carte de surface de prévision par Krigeage 129

5.1.4.2 La Variographie 129

5.1.4.2.1 Adapter un modèle au semi-variogramme empirique 130

5.1.4.2.2 Modèles de semi-variogramme 131

 Exemple de modèle sphérique 132

 Exemple de modèle exponentiel 132

5.2 Collecte et structuration des données 134

5.2.1 Analyse exploratoire des données pluviométriques 136

5.3 Analyse de la Variabilité Spatiale des précipitations annuelle 138 5.3.1 Analyse de la variabilité absolue des précipitations annuelles 138 5.3.2 Analyse de la variabilité relative des précipitations annuelles 143

(10)

TABLE DES MATIÈRES

Figure 4 :

5.4 Analyse de la distribution spatiale des précipitations 146

5.4.1 Analyse de la distribution spatiale des cumules interannuelle des précipitations 146

5.4.1.1 Le gradient altimétrique des précipitations 146

5.4.2 Analyse de la distribution spatiale des cumules inter-décennale des précipitations 150 5.5 Analyse de la Variabilité Spatiale des précipitations saisonnière 153 5.5.1 Analyse de la variabilité relative des précipitations saisonnières 153 5.5.1.1 Analyse de la variabilité relative des précipitations automnales 153 5.5.1.2 Analyse de la variabilité relative des précipitations hivernales 155 5.5.1.3 Analyse de la variabilité relative des précipitations printanières 157 5.5.1.4 Analyse de la variabilité relative des précipitations estivale 157 5.6 Analyse de la distribution spatiale des cumules pluviométriques

saisonnières

159

Conclusion 163

Chapitre VI : Estimation Et Modélisation Des Températures De Surface À Partir Des Images Satellitaires Land Sat 8

Introduction 165

6.1 La température de surface ; un paramètre clé pour de nombreuses études 166 6.1.1 Techniques d’extraction de la température de surface (Ts) 167

6.1.1.1 présentation de la méthode de calcule 167

 La méthode de canal unique 167

6.1.1.2 Objectif de la méthode 167

6.1.1.3 Chois de satellite et de période d’étude 168

6.1.2 détermination des paramètres 169

6.1.2.1 Radiance spectrale TOA 169

6. I.2.2 Température de luminosité 170

6. I.2.3 Émissivité de surface terrestre 170

6. I.2.4 le seuil de l’indice normalisé de végétation (NDVI) 171

6. I.2.5 Température de surface terrestre 173

6. I.3 Exploitation 174

6. I.3.1 Présentation de l’interface utilisateur réalisée 174

6. I.3.2 Chargement des paramètres d’entrée et connexion à des bases de données externes 174

6. I.4 Traitements 175

6. I.4.1Calcul de la Radiance au niveau du capteur 175

6. I.4.2 Calcul de l’émissivité basé sur le seuil de NDVI 176

6.2 Résultats et interprétations 177

Description des données de la zone d’étude 177

6.2.1 Cartographie des températures de surface terrestre des quatre saisons 179

6.2.1.1 Variation spatiale de l’émissivité (LES) 179

(11)

TABLE DES MATIÈRES

Figure 4 :

6.2.1.3 Répartition spatiale de la température de surface (LST) saisonnière 183 A. Répartition spatiale de la température de surface (LST) d’Hiver 183 B. Répartition spatiale de la température de surface (LST) de Printemps 186 C. Répartition spatiale de la température de surface (LST) de l’Été 189 D. Répartition spatiale de la température de surface (LST) d’Automne 192

(12)

Liste des figures N°

Figure

CHAPITRE I Page

1 Comparaison entre les variations de températures en Afrique et la tendance de Réchauffement mondial (http://www.grida.no/publications).

8

2 Irradiance Solaire (Willson, R C et al, 2003). 10

3 Processus de l’effet de serre 12

4 Scénarios d’émissions utilisées pour les projections climatiques 14 5 Projections des émissions des gaz à effet de serre et de la température de la Terre

Jusqu’en 2100 (http://www.ipcc.ch/publications_and_data/ar4/wg1/fr/figure-spm-5.html).

16

6 Simulation des variations de température de la terre et comparaison des résultats aux changements (GIEC, 2007).

17 7 Variations observées (a) du niveau moyen de la mer à l’échelle du globe, (b) de la

couverture neigeuse dans l’hémisphère nord en Mars–Avril. Tous les écarts sont calculés par rapport aux moyennes pour la période 1961-1990. (GIEC, 2007)

18

8 Émissions africaines : les principales sources africaines de gaz à effet de serre ; le taux d'émissions par personne ; comparaison avec les émissions d'autres pays (Http://www.grida.no/publications)

22

9 L’Algérie classée 33ème en termes d’émission de carbone en 2014 http://portail.cder.dz/

23

CHAPITRE II

10 Carte de situation géographique de la région d’étude 27

11 Carte hypsométrique de la région d’étude 31

12 Distribution spatiale des pentes dans la région d’étude 34

13 La carte géologique de la région d’étude 37

14 La carte lithologique de la région d’étude 39

15 La carte de Réseau Hydrographique de la région d’étude 43

16 Les températures moyennes mensuelles de Batna 45

17 Les températures moyennes mensuelles de Biskra 46

18 Les températures moyennes mensuelles de Khenchela 46

19 Les précipitations moyennes mensuelles de Batna 48

20 Les précipitations moyennes mensuelles de Biskra 48

21 Les précipitations moyennes mensuelles de Khenchela 49

22 Diagramme Ombrothermique de Batna 52

23 Diagramme Ombrothermique de Biskra 52

24 Diagramme Ombrothermique de Khenchela 53

25 climagramme d’Emberger 55

CHAPITRE III

(13)

Liste des figures

27 Méthode du Double Cumul* Station du versant Nord* 64

28 Méthode du Double Cumul* Station du versant Sud* 65

29 Résultats des tests de rupture de Pettitt et Buishand à l’échelle Annuelle des trois stations du versant Nord

74

30 Résultats des tests de rupture de Pettitt et Buishand à l’échelle Annuelle des trois stations du versant Sud

75

31 Résultats des tests de rupture de Pettitt et Buishand de l’Automne 79 32 Résultats des tests de rupture de Pettitt et Buishand de l’Hiver 81 33 Résultats des tests de rupture de Pettitt et Buishand de Printemps 84 34 Résultats des tests de rupture de Pettitt et Buishand de l’Été 86

CHAPITRE IV

35 Autocorrélogrammes annuelles des stations du versant Nord 94 36 Autocorrélogrammes annuelles des stations du versant Sud 95 37 Application de test de Mann-Kendall sur les pluies Annuelles à seuil de

confiance de 95 %

98

38 Évolution de l’Indice Pluviométrique Standardisé SPI dans la zone d’étude. 101 39 Tendance générale des cumuls Annuelle des précipitations 109 40 Tendance générale des cumuls Automnales des précipitations 112 41 Tendance générale des cumuls Hivernales des précipitations 114 42 Tendance générale des cumuls Printanières des précipitations 116

43 Tendance générale de la pluie moyenne Estivales 117

CHAPITRE V

44 Calcul de différence au carré entre les emplacements couplés 129

45 Exemple de diagramme de semi-variogramme empirique 130

46 Exemple de modèle sphérique 132

47 Exemple de modèle exponentiel 132

48 Autres modèles mathématiques de semi-variogramme. 133

(14)

50 ANALYSE EXPLORATOIRE DES DONNÉES PLUVIOMÉTRIQUES 137

51 Relation entre Écart type (Et) et la latitude 139

52 Variation de l’Écart-type en fonction de la moyenne 141

53 Répartition spatiale de la variabilité absolue des précipitations annuelles de la région d’étude

142

54 Relation entre le coefficient de variation et (Cv) et la latitude 143 55 Répartition spatiale de la variabilité relative Cv des précipitations

annuelles de la région d’étude

145

56 Courbe (Gradient) d’accroissement de la pluie avec l’altitude 146 57 Profile de décroissement d’altitude du Nord au Sud de la région

d’étude

147

58 Répartition spatiale du régime pluviométrique annuelle (1969-2013) 148 59 Variogrammes expérimentaux du régime pluviométrique

interdécennale

151

60 Répartition spatiale du régime pluviométrique Inter-décennale 152

61 Coefficient de Variation des quatre Saisons 156

62 Distribution spatiale des cumuls saisonniers 160

63 Variogramme expérimentale des quatre saisons. 162

CHAPITREVI

64 L'organigramme principal de la récupération de LST à partir de l'image Landsat 8. 172

65 Interface de l’application utilisateur. 174

66 Chargement des paramètres d’entrée de l’interface réalisée. 175

67 Module de calcul de la radiance au niveau du capteur. 176

68 Interface de calcul de l’émissivité basée sur le seuil de NDVI. 176 69 Localisation de la région d’étude dans les quatre images satellitaires Landsat 8

(bandes 10) avec les trois sites exemplaires (A, B, C)

178

70 Distribution spatiale de l’émissivité de la surface terrestre des quatre saisons dans la région d’étude

180

71 Distribution spatiale de l’indice de végétation normalisé des quatre saisons de la région d’étude

182

72 Distribution spatiale de la température de surface de l’Hiver dans la région d’étude

184 73 Gradient thermique des températures Ts et Tair de l’hiver 185 74 Distribution spatiale de la température de surface de Printemps dans la région

d’étude

(15)

75 Gradient thermique des températures Ts et Tair de Printemps 188 76 Distribution spatiale de la température de surface d’Été dans la région d’étude 190

77 Gradient thermique des températures Ts et Tair d’été 191

78 Distribution spatiale de la température de surface d’Automne dans la région d’étude

193 79 Gradient thermique des températures Ts et Tair d’Automne. 194

(16)

Liste des tableaux

N° Tableau

CHAPITRE I Page

1 Les principaux gaz à effet de serre. 13

2 Liste et origine de quelques modèles de climat global (MCG) (Meehl et al, 2007).

14

3 Synthèse des émissions et des absorptions de GES en Algérie (1994) (Gg). 21

CHAPITRE II

4 Les caractéristiques des stations météorologiques 44

5 Les températures moyennes mensuelles des trois stations étudiées 45

6 Les fluctuations thermiques dans les trois stations étudiées. 45

7 Les précipitations moyennes mensuelles des trois stations étudiées 47

8 Vitesse du vent moyenne et maximale mensuelle en m/s 49

9 Le nombre des jours de sirocco. 50

10 L’humidité relative de l’air des trois stations 51

11 Les étages Bioclimatiques des trois stations 54

Chapitre III

12 Liste des stations pluviométriques retenues pour l’étude. 60

13 Les stations référentielles 63

14 Résultats des tests de rupture à l’échelle Annuelle 76

15 Résultats des tests de rupture pour l’Automne 78

16 Résultats des tests de rupture pour l’Hiver 80

17 Résultats des tests de rupture pour Printemps 83

18 Résultats des tests de rupture pour l’Eté 85

CHAPITRE IV

19 Application du test Mann Kendall pour les pluies Annuelles au seuil de 95%(

97

20 Classe de sévérité de sécheresse selon (Mckee et al., 1993) 100

21 Nombre d’années correspondant à chaque valeur du SPI pour chaque station

durant la période 1969-1970/ 2012-2013.

103

22 Type des Stations 105

23 Tendance générale des pluies annuelles exprimée par le coefficient (a) 108

24 Tendance des précipitations saisonnières dans la région d’étude donnée par la valeur (a)

(17)

Liste des tableaux

CHAPITRE V

25 Caractéristiques des pluies annuelles (σ, Cv) des stations retenues 140

26 Variabilité relative des précipitations saisonnière de la région d’étude 154

27 Précipitations moyenne saisonnière (mm). 161

CHAPITRE VI

28 Métadonnées Landsat 8 de de la région d’étude. 169

29 Montre les caractéristiques spectrales de Landsat 8. 173

30 Valeurs d’émissivité des quatre saisons 179

31 Les valeurs d’indice de végétation normalisé dans les zones typiques (NDVI) 181

32 Valeurs des températures de surface de sol et températures de l’air de L’Hiver. 185

33 Valeurs des températures de surface de sol et températures de l’air de Printemps. 188

34 Valeurs des températures de surface de sol et températures de l’air d’été. 191

35 Coefficient de corrélation entre Ts et Tair des quatre saisons de l’année 2016 192

(18)

INTRODUCTION GÉNÉRALE

Contexte scientifique de l'étude

La variabilité climatique traduite sous forme de changement préoccupe depuis des années les scientifiques et les décideurs politiques à cause de leurs effets immédiats et durables sur l'environnement. L’analyse des résultats accomplis par l'Intergouvernemental Panel sur l'évolution des changements climatiques (IPPC, 2001 et 2007) ont démontré un changement de l'équilibre énergétique du système « Terre-0céan-Atmosphère-Biosphère » et une altération climatique surtout aux basses latitudes (Doukpolo., 2007).

L’optique d’un éventuel changement climatique fait aujourd’hui l’objet de nombreuses recherches scientifiques. Le changement climatique est un défi global qui exige une réponse mondiale. Il est maintenant largement reconnu que le climat de la terre change comme en témoigne la décennie 1990, la plus chaude depuis dix siècles (GIEC, 2008). Le réchauffement climatique et ses variations régionales vont avoir un certain nombre de conséquences physiques sur l’environnement (GIEC, 2008). Plusieurs de ces conséquences concernent le cycle des eaux, océans, glaciers, nuages et pluies. Cependant toutes les régions ne seront pas touchées de la même manière par les changements climatiques (SGAR, 2013). Mais qu’en est-il des incidences de l’évolution du climat sur les régions du bassin méditerranéen ?

Une atmosphère plus chaude modifie les schémas de précipitations et une variabilité accrue du climat. Il y aura particulièrement une augmentation en fréquence et en intensité des phénomènes extrêmes, ce qui entraînera une succession plus nette des années de grande sécheresse (GIEC 2007). Plusieurs simulations climatiques indiquent que la sécheresse est apparue sur la majorité des pays du bassin méditerranéen depuis les débuts des années 80 (GIEC, 2007 ; GIEC, 2008 ; Blöchliger et Neidhöfer, 1998 ) est en particulier l’Algérie ( Djellouli, et Daget, 1993 ; Talia et Meddi, 2004 ; Meddi et Meddi, 2007 ; Zeineddine, 2011 ; Hirche, et al, 2007 ; Zeineddine, et al , 2013 ) avec l’apparition fréquente des phénomènes météorologiques extrêmes et catastrophes naturelles (Blöchliger et Neidhöfer, 1998 ; Zeineddine, 2011 ; Zeineddine, et al , 2013 ; Saadaoui et Ben Sakka , 2007).

(19)

INTRODUCTION GÉNÉRALE Une étude effectuée sur l’évolution pluviométrique (Kadi, 1995) par rapport à l’indice de normalité sur quelques pays méditerranéens (Italie, Algérie, France, Grèce, Espagne, Maroc, Portugal et Moyen-Orient) a montré que :

1. L’occurrence du déficit en précipitations dans une très vaste zone durant les années 1944, 1945, 1970, 1973, 1980, 1981, 1989 et 1990, où au moins entre 4 et 6 des huit sous régions traitées ont été touchés ;

2. Certaines zones sont plus affectées que d’autres : L’Algérie et l’Espagne dans la partie occidentale ; La Grèce et le Moyen-Orient dans la partie orientale ;

3. Généralement, la sécheresse est apparue sur la majorité des pays du bassin méditerranéen depuis les débuts des années 80.

Du fait que l’Algérie soit située dans le Sud du bassin méditerrané augmente sa vulnérabilité aux changements climatiques et aux catastrophes naturelles (Mostefa-Kara ,2008).

Cependant les résultats des études effectuées par Djellouli et Daget, (1993) ont montré que depuis 1881, l’Algérie a subi deux périodes de sécheresse : la première pénurie de 1943 à 1948 qui avait une répercussion importante sur la récolte et le bétail et la deuxième est celle que nous subissons depuis 1980. Durant la décennie (1980-1990), le déficit pluviométrique a été estimé à 50 % pour les régions du Centre et de l’Ouest de l'Algérie, à l’Est ; il était de 30 % et l’année 1988- 1989 a été classée comme année sèche pour l’Algérie (Khetab et al, 2002). Cette sécheresse a été suivie par de nombreuses inondations qui ont été marquées sur tout le territoire algérien :

 20 Octobre 1993 (Ouest algérien) : 22 décès et 14 blessés à Qued Rhiou.

 Octobre 1994 (plusieurs régions du pays) : 60 décès et des dizaines de disparus au cours de dix jours d’inondations.

 10-11 Novembre 2001 (Bab El Oued – Alger) : pluies diluviennes, 733victimes, 30000 habitants sans abris et importants dégâts matériels.

 22 Août 2002 (Souk-Ahras Est algérien) : 2 décès durant l’évènement, et dégâts matériels importants.

 Des inondations et dégâts matériels importants à Tébessa : Octobre 2008.

 10 Octobre 2008 (Ghardaïa 600 km au Sud d'Alger) : 60 décès, 48 blessés et des  dégâts considérables.

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INTRODUCTION GÉNÉRALE Problématique et objectif de l'étude

Le changement climatique annoncé est une réalité admise par de nombreux scientifiques ainsi que les hautes instances onusiennes. Cependant l’étendue du phénomène et ses échelles géographiques rendent son appréhension difficile car ses effets sur l’homme et le milieu ne sont pas instantanés d’où la difficulté d’extraire les indices quantitatifs des changements et d’en établir les modèles. C’est à ce titre que tous les scientifiques qui travaillent dans ce champ de la recherche sont appelés à contribuer à mettre en commun leur efforts pour construire le schéma de la nouvelle mosaïque climatique et ses effets sur les territoires.

L’objectif de ce travail est de mettre en évidence les effets et l’impact des changements climatiques sur notre pays en choisissant comme espace d’étude la terminaison orientale de l’Atlas saharien qui intègre les trois grands massifs montagneux et leurs bordures à savoir : le Belezma, les Aurès, et les Nememchas. Les effets du changement climatique global seront abordés à travers leur expression sur les variations spatiotemporelles des précipitations dans ces trois massifs.

La présente étude est fondée sur l'analyse des séries chronologiques des précipitations à l'échelle locale. L'objectif général est d'abord d'analyser, à l'aide des méthodes statistiques et géostatistiques, la variabilité spatio-temporelle des précipitations dans la région d’étude, ensuite de rechercher les tendances pluviométriques à travers l'étude de périodicité et de stationnarité. À partir de données récoltées sur un réseau de trentaine de station pluviométriques, une analyse des caractéristiques des précipitations est effectuée. Sur la base de données numérique sous Arc Gis soutenues par les données de télédétection, la structure spatiale de la pluviométrie sous forme d’un modèle cartographique est accomplie. Des différentes échelles d’agrégation temporelle de l’événement pluvieux par saison, seront analysées à travers l’analyse temporelle des données pluviométrique, la caractérisation des périodes sèche ou humide et les tendances pluviométriques susceptibles. Cette caractérisation de la variabilité spatiotemporelle des précipitations aboutie à des modèles mathématique et cartographique pouvant exprimer la réponse météorologique des effets du changement climatique dans la région d’étude. Les résultats seront complétés par des documents cartographiques sur la variable pluviométrie dans cette vaste région.

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INTRODUCTION GÉNÉRALE Organisation de la thèse

Ce manuscrit s’articule en six chapitres, après une introduction générale :

▪ Le premier chapitre est une synthèse bibliographique qui présente brièvement quelques informations sur le changement climatique, son impact sur le cycle hydro climatique et les changements climatique observé et projeté à l’échelle globale, de la Méditerranée au Maghreb avec une attention particulière sur l’Algérie.

▪ Le second chapitre présente une description générale de la zone d’étude à travers la situation géographique, les caractéristiques édaphiques et climatiques.

▪ Le troisième chapitre comprend d’une part la base de données toute en justifiant le choix des stations, d’autre part, une étude de la fiabilité et la stationnarité des séries qui la composent est faite. On commencera par l’étude critique du réseau pluviométriques suivi par la présentation des méthodes employées pour l’homogénéisation puis une analyses statistiques de séries chronologiques afin d’estimer l’ampleur des tendances par les différents tests statistiques.

▪ Le quatrième chapitre clarifie l’intérêt de certaines méthodes statistiques pour interpréter la variabilité temporelle des précipitations des trente-sept stations pluviométriques situées dans la partie orientale de l’Atlas Saharien.

▪ Le cinquième chapitre exploite les deux méthodes, l’approche statistiques et géostatistique, pour dresser une cartographie automatique (analyse spatiale) des données pluviométriques à grande échelle et à petite échelle par la méthode d’interpolation (Krigeage Ordinaire).

▪ Enfin, le sixième et le dernier chapitre entame la température de surface (LST), l'une des variables physiques et environnementales les plus importants avec l’utilisation d’un algorithme mono-Window (MW) à partir de Landsat 8 tirs et pour estimer les températures de l’air exprimer à partir des gradients de LST.

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CHAPITRE II

CHAPITRE I

NOTIONS SUR LES

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Chapitre I Notion sur les changements climatiques

5 Introduction :

Dans le but d’acquérir des informations sur les mécanismes qui régissent l’évolution hydro-climatique, des connaissances sur le changement climatique et ses conséquences sont nécessaires. De même, avoir ces données importantes est l’un des objectifs de cette étude et peuvent fournir une vision globale des changements climatiques à grande échelle de la Méditerranée au Maghreb et à petite échelle en Algérie dans la région orientale de l’atlas saharien.

1.1 Historique :

La notion d'effet de serre fut tout d'abord émise par le mathématicien et physicien français, Jean Baptiste Fourier en 1827, ce dernier a eu recours à l'analogie de la serre pour décrire le phénomène de rétention partielle des radiations solaires par l'atmosphère. Ces travaux ont influencé le scientifique suédois Svante Arrhenius qui en voulant comprendre le cycle déglaciations a élaboré en 1896 une théorie qui associe l’augmentation du CO2 atmosphérique à une augmentation des températures terrestres en raison d'un « effet de serre » principalement dû à la vapeur d’eau et à l’acide carbonique (CO2 dissous dans la vapeur d'eau). Le géologue américain Thomas Chamberlin arriva indépendamment aux mêmes conclusions (Maslin., 2004). Des auteurs ont conclu que les activités humaines pourraient réchauffer la planète en ajoutant du dioxyde de carbone à l'atmosphère.

Néanmoins, des scientifiques croyaient que l'influence de l'homme était négligeable en comparaison avec les effets naturels, tels que l'activité solaire et la circulation océanique. Ces derniers ont également longtemps cru que les océans étaient de tels consommateurs de carbone qu'ils annuleraient automatiquement la pollution.

En 1902, Léon Teisserenc De Bort annonce la découverte de la stratosphère, lors d'un discours à l'académie des sciences française, cette découverte résulte de l'utilisation des ballons de sonde. En 1920 Lewis Fry Richardson pris l'initiative d'élaborer une modélisation du climat à partir des seules équations de la physique (sans ordinateur), sa tentative échoua et conclut qu'il aurait fallu disposer de milliers de personnes pour réaliser les calculs nécessaires à l'aboutissement du projet.

En 1940, grâce au développement de la spectroscopie infrarouge afin de mesurer les radiations à grande longueur d'onde, on a pu prouver que l'augmentation de la quantité de dioxyde de carbone a pour conséquence l’absorption des radiations infrarouges et la vapeur d'eau absorbait des types de radiations totalement différentes que le dioxyde de carbone ; Ces résultats furent résumés en 1955 par Gilbert Plass. Itrement.matique

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6 Vers la fin des années 50 et le début des années 60, Charles Keeling utilisa les technologies les plus modernes disponibles pour élaborer des courbes de concentrations pour le CO2 atmosphérique en Antarctique et Mauna Loa(Hawaii). Ces courbes sont devenues les principaux référents du réchauffement global. En 1988, il fut finalement admis que le climat se réchauffait. La théorie de l'effet de serre fut établie et l'IPCC (Intergouvernemental Panel on Climate Change) fut fondé par le Programme de l'Environnement des Nations Unis (UNEP) et par l'Organisation Météorologique Mondiale. Cette organisation a pour principal objectif de prédire l'impact de l'effet de serre selon les modèles climatiques existant et les informations disponibles dans la littérature. On dénombre plusieurs rapports émanant de l'IPCC sur le changement climatique, en 1992 et 1996, 2001 et la dernière version fut révisée en 2007.

1.2 Notion de climat :

Au sens étroit du terme, le climat représente une description statistique de la variabilité d’un ensemble de paramètres adéquats sur des périodes plus ou moins longues variant de quelques mois à des milliers d’années. Ces grandeurs mesurées en fonction de la moyenne sont le plus souvent des variables de surface telles que la température, les précipitations et le vent. Dans un sens plus large, le climat est la description statistique de l’état du système climatique (Dumas et al, 2005).

1.2.1 Notions associées au changement climatique : 1.2.1.1 Changement climatique :

Les changements climatiques désignent une variation statistiquement significative de l’état moyen du climat ou de sa variabilité persistant pendant de longues périodes (généralement, pendant des décennies ou plus). Les changements climatiques peuvent être dus à des processus internes naturels ou à des forçages externes, ou encore à des changements anthropiques persistants de la composition de l’atmosphère ou de l’affectation des terres (Boucher et al 2015).

On notera que la Convention-Cadre des Nations Unies sur les Changements Climatiques(CCNUCC), dans son Article 1, définit les « changements climatiques » comme étant des « changements de climat qui sont attribués directement ou indirectement à une activité humaine altérant la composition de l’atmosphère mondiale et qui viennent s’ajouter à la variabilité naturelle du climat observée au cours des périodes comparables. ».

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7 La CCNUCC fait ainsi une distinction entre les « changements climatiques » qui peuvent être attribués aux activités humaines altérant la composition de l’atmosphère et la « variabilité climatique » due à des causes naturelles.

1.2.1.2. Variabilité climatique :

La variabilité climatique désigne des variations de l’état moyen et d’autres statistiques (écarts standards, phénomènes extrêmes, etc.) du climat à toutes les échelles temporelles et spatiales au-delà des phénomènes climatiques individuels. La variabilité peut être due à des processus internes naturels au sein du système climatique (variabilité interne), ou à des variations des forçages externes anthropiques ou naturels (variabilité externe) (ONERC, 2007).

1.2.2 Les changements climatiques observés :

Les observations mettent en évidence un changement de la composition de l’atmosphère (Augmentation des concentrations atmosphériques de gaz à effet de serre tels que le CO2 et le méthane (CH4), etc.), ainsi qu’un changement du climat mondial (températures, précipitations, niveau de la mer, glace marine, et dans certaines régions, phénomènes climatiques extrêmes, y compris vagues de chaleur, fortes précipitations, et sécheresses, etc.) (GIEC, 2007).

Onze des douze dernières années (1995–2006) figurent parmi les douze années les plus chaudes depuis 1850, date à laquelle ont débuté les relevés instrumentaux de la température à la surface du globe (Lindner et al., 2010). Les températures ont augmenté presque partout dans le monde, bien que de manière plus sensible aux latitudes élevées de l’hémisphère Nord (OMM., 2013). Par ailleurs les terres émergées se sont réchauffées plus rapidement que les océans (GIEC, 2007).

Même référence indique que cette évolution n'est pas uniforme et tend à varier d’une région à une autre, par exemple, le réchauffement en Afrique est légèrement plus élevé par rapport à la tendance mondiale en 2001 (Figure1).

Selon les experts, l’accélération du rythme observée entre1993 et 2003ne peut confirmer une variation décennale ou un renforcement de la tendance à long terme. Entre 1900 et 2005, les précipitations ont fortement augmenté dans l’Est de l’Amérique du Nord et du Sud, dans le Nord de l’Europe et dans le Nord et le Centre de l’Asie, tandis qu’elles diminuaient au Sahel, en Méditerranée, en Afrique, et dans une partie de l’Asie du Sud (GIEC, 2007).Il est probable que un déficit de précipitation(sécheresse) a progressé à l’échelle du globe depuis les années 1970 (Fniguire et al., 2017).

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8 Il est très probable que les journées froides, les nuits froides et le gel ont été moins fréquents sur la plus grande partie des terres émergées depuis cinquante ans et que le nombre de journées chaudes et de nuits chaudes a au contraire augmenté(GIEC, 2007). De plus, la fréquence des phénomènes ci-après s’est probablement accrue : vagues de chaleur sur la majeure partie des terres émergées, fortes précipitations dans la plupart des régions et depuis 1975, des élévations extrêmes du niveau de la mer dans le monde entier (GIEC, 2007).

Figure 1: Comparaison entre les variations de températures en Afrique et la tendance de Réchauffement mondial (http://www.grida.no/publications).

1.2.3 Évolution future du climat :

Pour quantifier les possibles futurs changements climatiques, les climatologues ont d’abord utilisé des situations idéalisées plus communément appelées scénarios ; quels seraient les changements climatiques si la concentration de CO2 doublait ? Ou bien, si la concentration de CO2 augmentait de 1 % par an (ce qui conduit à un doublement tous les 70 ans) ? (Boucher et al ., 2015).

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9 Ces conditions sont appliquées à des modèles climatiques qui représentent l’atmosphère, les surfaces continentales, l’océan, la glace de mer, les calottes polaires... Les modèles atmosphériques sont du même type que ceux utilisés en prévision du temps. En plusieurs milliers de points à la surface de la Terre, ils calculent l’évolution de la pression, du vent, de la pluie, des nuages... toutes les heures environ et cela pendant des années (jusqu’à plusieurs centaines ou milliers) (Boucher et al ., 2015).

Ces calculs résolvent des phénomènes physiques bien connus (équation du mouvement, échanges par rayonnement solaire ou infrarouge...) ou moins bien connus (formation des gouttes d’eau ou des particules de glace des nuages, accrétion de ces gouttes pour former la pluie, structure tridimensionnelle de la turbulence atmosphérique...etc.). (Taylor et al., 2012). Le même auteur signale que les modèles d’océan calculent l’évolution des courants marins, de la température, de la salinité... Tous ces modèles interagissent ensemble. Avec ces modèles climatiques, on peut alors réaliser deux simulations dans lesquelles la concentration de CO2 reste constante dans l’une et varie dans l’autre. La différence de climats ainsi simulés permet d’obtenir la sensibilité du climat à une variation de la concentration en CO2. Par exemple, on détermine que, pour un doublement de CO2, la température moyenne de la Terre augmente de 2°C à 5°C selon les modèles. En ce qui concerne la répartition géographique, les résultats font apparaître que :

- la température de surface augmentera davantage aux hautes qu’aux basses latitudes et davantage sur les continents et sur la glace de mer que sur les océans ;

- les précipitations augmenteront dans les régions équatoriales et aux moyennes et hautes latitudes ; elles diminueront dans les régions subtropicales ;

- le volume de glace de mer en Arctique diminuera (typiquement de 35 % dans 50 ans) sans qu’une telle décroissance ne se retrouve en Antarctique (Friedlingstein et al ., 2005).

1.2.4 Causes de l’évolution climatique

Trois facteurs ou forçages influencent directement l'équilibre énergétique de notre planète (Taylor et al., 2012) :

1. Le rayonnement solaire total, qui dépend de la distance du soleil et de l'activité solaire. 2. L'albédo, ou le reflet des rayons du soleil renvoyés depuis la terre vers l'espace.

3. La composition chimique de l'atmosphère. 1.2.4.1 Le rayonnement solaire

Il est évident que le rayonnement solaire reçu par la Terre est déterminant pour la température à la surface de la planète. Avant que l’homme ne rejette massivement dans

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10 l’atmosphère les réserves de carbone accumulées dans les gisements de pétrole ou de charbon, ce sont surtout les fluctuations du rayonnement solaire qui influençaient la température à la surface de la Terre (Desbois., 2008). Ces fluctuations se sont traduites par des variations de la température à la surface de la terre. Le graphique (Figure 2) montre la variation de « l’irradiance solaire » de 1978 à 2008 ; elle est d’un peu moins de 2 W/m2 pour une irradiance moyenne de 1366 W/m2, ceci se traduit par une variation du rayonnement reçu par unité de surface de la Terre de l’ordre de 0,3 W/m2 (appelé « Solar forcing » sur le graphique ou forçage solaire en français) (Desbois., 2008).

On est actuellement dans une situation où le rayonnement solaire par unité de surface terrestre est de 0,15 W/m2 inférieur au rayonnement moyen. L’effet du soleil n’est pas négligeable, on peut s’attendre à une augmentation plus marquée de la température globale moyenne dans les années à venir (Desbois., 2008).

Figure2 : Irradiance Solaire (Willson et al., 2003).

1.2.4.2 Les aérosols :

Ensemble de particules solides et liquides en suspension dans l’air, généralement d’une taille comprise entre 0,01 μm et 10 μm et séjournant au moins plusieurs heures dans l’atmosphère (Dumas et al., 2005):Les aérosols peuvent être d’origine naturelle ou anthropique. Ils peuvent influer sur le climat de deux façons (Dumas et al., 2005):

– directement, en agissant et en absorbant le rayonnement ;

– indirectement, en agissant comme noyaux de condensation pour la formation de nuages ou la modification des propriétés optiques et de la durée de vie des nuages.

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11 1.2.4.3 L’effet de serre :

1.2.4.3.1définition :

Les gaz à effet de serre absorbent efficacement le rayonnement infrarouge thermique émis par la surface de la terre, par l’atmosphère elle-même en raison de la présence de ces gaz et par les nuages. Le rayonnement atmosphérique est émis dans toutes les directions, y compris vers la surface de la Terre. Par conséquent, les gaz à effet de serre retiennent la chaleur dans le système surface-troposphère : c’est ce qu’on appelle « l’effet de serre » (Figure 3). Dans la troposphère, le rayonnement infrarouge thermique est étroitement lié à la température de l’atmosphère à l’altitude à laquelle il est émis, cette température diminuant en général avec l’altitude. En fait, le rayonnement infrarouge émis vers l’espace provient d’une altitude où la température est en moyenne de -19°C, en équilibre avec le rayonnement solaire net incident, alors que la surface de la Terre se maintient à une température beaucoup plus élevée, de +14 °C en moyenne. Une augmentation de la concentration de gaz à effet de serre accroît l’opacité de l’atmosphère au rayonnement infrarouge et entraîne donc un rayonnement effectif vers l’espace depuis une altitude plus élevée et à une température plus basse. Il en résulte un forçage radiatif qui entraîne un renforcement de l’effet de serre ; c’est ce qu’on appelle « l’effet de serre renforcé » (GIEC, 2008).

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12 Figure 3 : Processus de l’effet de serre

1.2.4.3.2 Les gaz à effet de serre :

Les gaz à effet de serre (GES) sont des gaz qui absorbent une partie des rayons solaires en les redistribuant sous la forme de radiations au sein de l'atmosphère terrestre (Dumas et al., 2005). Les gaz à effet de serre présents traités dans le protocole de Kyoto sont (Tableau1):

– le gaz carbonique ou dioxyde de carbone (CO2) provenant essentiellement de la combustion

des énergies fossiles et de la déforestation ;

– le méthane (CH4) qui a pour origine principale l’élevage des ruminants, la culture du riz, les

décharges d’ordures ménagères, les exploitations pétrolières et gazières;

– les halocarbures (HFC, PFC) sont les gaz réfrigérants utilisés dans les systèmes de climatisation et la production de froid, les gaz propulseurs des aérosols;

– le protoxyde d’azote ou oxyde nitreux (N2O) provient de l’utilisation des engrais azotés et

de certains procédés chimiques;

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13 Tableau 1 : les principaux gaz à effet de serre.

1.2.5 Projection et prévision climatiques : 1.2.5.1 Modèles de climat global (MCG) :

Un modèle climatique est une représentation numérique du système climatique essentiellement basée sur les propriétés physiques, chimiques et biologiques de ses composants ainsi que sur leurs processus d'interaction, il renferme la totalité ou une partie de ses propriétés connues (Taylor et al., 2012).

Divers modèles figures des degrés de complexités variés peuvent être utilisés pour représenter le système climatique. Des modèles de circulation mondiale couplés "atmosphère/ océan/ glace marine" (AOGCM) fournissent une représentation générale du système climatique. Mais vu la complexité des interactions et rétroactions entre les composants du système climatique, il y'a une évolution constante qui tend vers l'élaboration de modèles plus complexes à chimie et biologie actives (Taylor et al., 2012).

En résumé les modèles de climat global (MCG) sont des modèles climatiques permettant de simuler la réponse du système climatique à la variation de la concentration des GES (gaz à effet de serre). Ces derniers utilisent une résolution spatiale qui se situe généralement entre 250 Km et 600 Km, comprenant dans un contexte virtuel 30 niveaux verticaux sous forme de cubes empilés les uns par-dessus les autres, de la surface terrestre jusqu'à la fin de l'atmosphère, renfermant de séquations et des caractéristiques propres à chacun (Lepage et al., 2011). Il existe plusieurs modèles provenant de plusieurs pays; certains d'entre eux sont énumérés dans le Tableau 2.

Formules chimiques Nom du gaz CFC Chlorofluorocarbone CFC - 11 Tétrafluorornétrane (CF4) CFC - 116 Hexafluoroéthane (C2F6) C2 F6 Hexafluorométhane (CFC 116) CF4 Tétrafluorornétrane (CFC - 116) CH4 Méthane

CO2 Dioxyde de carbone

HCFC Hydrochlorofluorocarbone

HFC Hydrofluorocrbone

N2O Oxyde Nitreux

NOx Oxydes d'azote

PFC Hydrocarbure perfluoré

SF6 Hexaflucrure de soufre

SO2 Dioxyde de soufre

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14 Tableau 2 : Liste et origine de quelques modèles de climat global (MCG) (Meehl et al, 2007).

Noms des modèles Origines

BCC-CM1 Chine BCCR-BCM2.0 Norvège CCSM3 États-Unis CGCM3.1 (T47) et (T63) Canada CNRM-CM3 France CSIRO-Mk3.0 Australie ECHAM5/MP1-OM Allemagne

ECHO-G Grande-Bretagne et Corée

FGOALS-g1.0 Chine

GFDL-CM2.0 ; GFDL-CM2.1 États-Unis

1.2.5.2 Le scénario :

Généralement, ils sont obtenus à partir de projections qui sont souvent fondés sur des informations complémentaires provenant d'autres sources; quatre genres de scénarios sont communément utilisés dans l'étude du changement climatique : le scénario climatique, le scénario d'émissions (Figure 04), le scénario de forçage radiatif et le scénario du RSSE (Boucher et al., 2015).

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15 La première série de scénarios regroupent sous l’appellation "scénarios A1”. Ces scénarios se basent sur l’hypothèse d'une croissance rapide de l'économie mondiale associée à une augmentation de la population mondiale jusqu'au milieu du 21e siècle, suivie par une introduction rapide de nouvelles technologies énergétiques efficaces. Les économies régionales se développent fortement et la richesse est répartie équitablement (Boucher et al., 2015).

 Les scénarios A1 se subdivisent en trois groupes :

- en A1F1, le monde continue principalement de fonctionner avec les combustibles fossiles, - en A1T avec des combustibles non fossiles,

- en A1B avec un mélange des deux.

 Le scénario A2 quant à lui décrit un monde qui reste divisé. Dans l'ensemble, il n'y a pas de redistribution des ressources naturelles disponibles, des connaissances technologiques et du bien-être entre les régions riches et les régions pauvres.

 Le scénario B1 suit le scénario A1, mais le monde se tourne plus rapidement vers une économie axée sur les services avec une introduction rapide de technologies propres et durables.

 Le scénario B2 parle d'un monde axé sur la préservation de l'environnement et de l'égalité sociale, mais qui part de solutions régionales en matière de durabilité économique, sociale et écologique.

Selon la Figure 5, le pire scénario serait le scénario A2, ce dernier induirait à un réchauffement plus conséquent que les autres scénarios avec une augmentation de plus de 3,5 °C en 2100 ; le scenario B1 quant à lui représente la vision la plus optimiste de ce que serait ce réchauffement avec un peu moins de 2 °C en 2100. Aucun des scénarios même les plus optimistes ne prédisent un refroidissement des températures.

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16 Figure 5 : projections des émissions des gaz à effet de serre et de la température de la Terre Jusqu’en 2100 (http://www.ipcc.ch/publications_and_data/ar4/wg1/fr/figure-spm-5.html).

1.2.6. Le changement climatique observé au cours du 21ème siècle : 1.2.6.1. Le changement climatique à l’échelle globale :

Selon les données des premiers relevés instrumentaux de la température datés de 1850, le climat du globe s’est considérablement réchauffé, surtout au cours des 30 dernières années. (GIEC, 2007). Entre 1905 - 2006, une estimation moyenne de réchauffement avec 0.74°C (0.56 ± 0.92°C) est annoncée par (GIEC, 2007), mais de grandes différences à l’échelle locale, régionale, continentales et océanique sont enregistrées et les latitudes élevées de l’hémisphère Nord subissent le réchauffement le plus important durant la période 1995 – 2006 (Henson., 2008).

Des hypothèses ont été proposé afin d’expliquer la cause de la tendance au réchauffement mais celle du chimiste suédois Arrhenius Savante(1896) a été la première qui a suggéré que les concentrations en dioxyde de carbone (CO2) atmosphériques pourraient être le facteur principal du réchauffement. La vérification de l’hypothèse et l’illustration du rôle de (CO2) et ses effets sur le climat ont été annoncées par les rapports de GIEC(2007) et (Trenberth et al., 2007) (Figure 6).

Selon plusieurs auteurs, le réchauffement de l’atmosphère est ainsi une vérité sur une large majorité des régions du globe, au voisinage de la surface comme au niveau de la

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17 tropopause (~10 kmd’altitude) (Santer et al., 2003), pour la température à l’échelle continentale (Zwiers et Zhang, 2003) et pour le contenu en chaleur de l’océan (Barnett et al., 2001).

Figure 6 : Simulation des variations de température de la terre et comparaison desrésultats aux changements (GIEC, 2007).

Un réchauffement climatique atypique qui persiste depuis au moins les 1300 dernières années selon la vision paléo-climatique. De même, les projections récentes des modèles climatiques indiquent que cette tendance demeurera encore pendant plusieurs siècles (Jones., 1988 ; Karl et Trenberth., 2003 et GIEC., 2007, 2013).

Des modifications importants du climat ont été enregistrées au cours du 20ème siècle en

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18  Élévation du niveau moyen de la mer de 1.8 mm/an.

 Réduction des zones couvertes de neige et des surfaces glaciaires.  Augmentation significative des précipitations dans l’hémisphère Nord

Figure7 : Variations observées (a) du niveau moyen de la mer à l’échelle du globe,

(b) de la couverture neigeuse dans l’hémisphère nord en Mars–Avril. Tous les écarts sont calculés par rapport aux moyennes pour la période 1961-1990. (GIEC, 2007) 1.2.6.2. Le changement climatique dans la région méditerranéenne :

D’après Giorgi(2006), les changements climatiques au cours du XXIème siècle seront plus prononcés au niveau de la Méditerranée. Durant la décennie 1980-1990, une élévation de température de 0.8 °C est observée mais le Nord Afrique est particulièrement sensible avec près de 2°C. Une hausse de température plus importante en hiver est enregistrée, surtout en ce qui concerne les températures minimales (Nicholson., 2001 et Collins., 2011) associe à une tendance de baisse de 20 % de précipitation dans certaines régions (Cislaghi et al., 2005 , Alpert et al., 2008 et IPCC., 2013) à différentes échelles spatio-temporelles (Trigo et al., 2000 ; New et al., 2002; Norrant et Douguédroit,2005 et Trenberth et al., 2007). L’aptitude contrastée des pluies en Afrique du Nord (Born et al., 2008) et l’accentuation des périodes de sécheresses influent les ressources en eau.

(37)

19 Donc, sous de fortes pressions anthropiques et des demandes en eau croissantes, la satisfaction des besoins des populations devient de plus en plus déficitaire (Boucher et al ., 2015). La gestion des ressources en eau devient plus difficile durant la deuxième moitié du XXème siècle avec une consommation doublée qui pourrait atteindre les 20% d’ici 2025(Marianne, 2010).

1.2.6.3. Le changement climatique au Maghreb :

Dans la région Maghrébine, le réchauffement est plus accentué que la moyenne de la planète et la hausse de température enregistrée au 20ième siècle s’est située entre 1.5 et 2°C, par contre celle trouvée au niveau mondial a été de 0.74°C (Born et al., 2008 et Agoumi., 2003).

Au Maghreb, cette évolution climatique se manifeste encore par une baisse des précipitations de 10 à 20% selon les régions et un déplacement vers le Nord des étages bioclimatiques, menant à une remontée des zones arides et désertiques (El- Mahi., 2002). Donc la sensibilité de la situation des pays du Maghreb est importante car ils vont subir, plus que d’autres régions les effets néfastes du changement climatique (Tabet-Aoul., 2008). Dans les études récentes, ces variations qui touchent surtout les températures et les précipitations, restent généralement sous-estimées par les projections climatiques élaborées par les modèles de circulation générale (MCG) actuels (Tabet-Aoul., 2008).

1.2.6.4. Le changement climatique en Algérie :

La vulnérabilité des pays telle que L’Algérie aux impacts du changement climatique est due ; à une situation stratégique au Sud de la Méditerranée, une superficie immense qui englobe des ensembles géographiques contrastés et l’exposition du pays à l’influence des systèmes climatiques différents (Mostefa-Kara., 2008).

L’évolution du climat remarquée au cours du 20ème siècle traduit des changements climatiques qui peuvent être manifesté sous forme de ruptures des séries pluviométriques. De même, plusieurs scénarios climatiques prédisent une réduction des pluies pouvant atteindre 20% (Mate., 2001 ; Giorgi et Lionello., 2008). Malgré les incertitudes des prédictions climatiques, les données disponibles de projections risquent d’affecter des secteurs stratégiques, tel que l’agriculture. Le risque climatique s’ajoute à d’autres facteurs de vulnérabilité liés au mode de développement économique et social dans un environnement naturel fragile et parfois à la limite d’une dégradation avancée

(

El Meddahi, 2016).

En Algérie, environ 13% seulement de la superficie a un climat méditerranéen, le reste étant dominé par un climat semi-aride à désertique. La variabilité climatique suit

(38)

20 l’accroissement de la longitude et la diminution de la latitude mais l’altitude atténue cet accroissement

(

El Meddahi, 2016).

Comme pays méditerranéens, le climat en Algérie est caractérisé par une variabilité annuelle et interannuelle, avec des années très sèches, sèches, normales ou – rarement - humides, responsables des pertes importantes de la production agricoles. Les précipitations se produisent principalement d’octobre à avril, et les pluies sont souvent concentrées sur quelques jours ou quelques heures. Les températures sont relativement élevées, ce qui cause une évapotranspiration importante (Mostefa-Kara., 2008).

Selon les données dès 1970, les températures moyennes minimales et maximales sont en hausse sur l’ensemble du pays, et cette tendance se poursuit. Au cours des deux dernières décennies, les températures maximales augmentent plus rapidement que les températures minimales, et l’élévation de la température atteint 2°C environ

(

El Meddahi, 2016). La conséquence de cette augmentation des températures se traduit clairement par la diminution du nombre de jours de neige, qui dans certaines régions, est passé de 26 jours par an en moyenne dans les années 1971-1980 à 6 jours au cours de la période 1981-1990

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El Meddahi, 2016).

Entre 1923 et 1938, l’Algérie a connu un excès dans les précipitations

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El Meddahi, 2016).Cet excédent est de l’ordre de 17,6% dans l'Est, 12,3% dans le Centre et 9% dans l'Ouest dans les stations respectivement, Gare de Constantine, d'Alger et d'Oran

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El Meddahi, 2016). À partir de 1939, une période sèche a commencé et qui s’est étalée jusqu'en 1946 pour atteindre un déficit de 10,2% dans le Centre et 14,5% dans l’Ouest. Par contre, dans l'Est un excédent de 6,7% a été enregistré

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El Meddahi, 2016). La période 1947-1973 a été caractérisée par une période humide avec un excès de 13,1% au centre

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El Meddahi, 2016).

1.2.6.4 1 Les GES en Algérie :

Les émissions de gaz à effet de serre sont estimées à 75 870 Gg de CO2, de 914 Gg de H4 et à 31 Gg de N2O. La séquestration de CO2 par les forêts est estimée à 4 331 Gg (C.D.E.R., 2015).Les résultats (Tableau 3) montrent que c’est essentiellement le secteur de l’énergie qui est responsable à plus des deux-tiers des émissions (66,92%). Le potentiel du pays en hydrocarbures explique en grande partie cette situation. Le changement d’affectation des terres et la foresterie est le second secteur important du point de vue des émissions

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21 (12,44%), qui ne sont pas suffisamment atténuées par la séquestration qu’il assure. L’agriculture est le troisième secteur émetteur de gaz à effet de serre avec plus de 11,49% du total. Le secteur des déchets intervient pour 4,59% et celui des procédés industriels pour 4,52%. Le gaz carbonique (CO2) est le gaz le plus émis avec 72,40%, suivi du méthane (CH4) avec 18,31% et de l’oxyde nitreux (N2O) avec9, 29% (C.D.E.R., 2015).

Tableau 3: Synthèse des émissions et des absorptions de GES en Algérie (1994) (Gg) (C.D.E.R., 2015). Secteur CO2 émissions CO2 absorptions CH4 N2O NOX CO COVNM SO2 Energie 59245,74 0 0 515,57 0,3 238,41 916,09 184,46 31,69 Procédés Industriels 4437,8 ₀ 0,24 0,88 2,47 5,35 92,91 7,89 Solvants NC NC NC NC NC NC NC NC Agriculture ₀ ₀ 168,04 27,45 0,88 921,43 NC ₀ Sols/Forêts 12166,55 4331,46 20,61 1,42 5,12 180,34 NC ₀ Déchets ₀ ₀ 209,51 1,34 ₀ ₁₀₀ NC ₀ Total 758711,09 4331,46 913,97 31,39 246,86 1123,21 277,37 39,58

Si l’on tient compte du potentiel de réchauffement global (PRG) à l’horizon de 100 ans de chaque gaz, les émissions brutes sont de 104,794 millions de TE-CO2 et les émissions nettes sont de 100,463 millions de TE-CO2. Sachant que la population de l’Algérie était estimée en 1994 à 26 743 075 habitants, on a en moyenne 3,92 TE-CO2/habitant, si l’on prend uniquement les émissions de CO2, le taux d’émission de CO2 par habitant est de 2,84 tonnes, comme le montre le tableau 3 l’absorption est de 0,16 t de CO2/hab (C.D.E.R., 2015).

En tenant compte des PRG des trois principaux gaz à effet de serre (tableau 3.1), 72,40 % des émissions totales proviennent du CO2, ce qui s’explique par l’ampleur de l’activité énergétique de l’Algérie, 18,31% proviennent du CH4 et 9,29 % du N2O (C.D.E.R., 2015).

D'après les recherches du GIEC TRE, la faible capacité de réponse et d'adaptation de l'Afrique la met dans une situation très vulnérable aux changements climatiques. En outre, la contribution de l'Afrique aux émissions de gaz à effet de serre est insignifiante. La comparaison des émissions de CO2 par personne en Afrique du Nord en 1997 (Figure7) montre que l’Algérie détient la deuxième place et se positionne derrière la Libye (C.D.E.R., 2015).

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22 Figure 8 : Émissions africaines: les principales sources africaines de gaz à effet de serre; le

taux d'émissions par personne; comparaison avec les émissions d'autres pays (Http://www.grida.no/publications)